Avaliação preditiva estrutural das serino peptidases de aranhas: as relações evolutivas e de estrutura/função
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Butantan affiliation
Publication type
Master thesis
Language
Portuguese
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Abstract
Serine peptidases (SP) are hydrolases represented in many living organisms, with
chymotrypsins and trypsins being the main digestive SPs. Studies of genomes,
transcriptomes and proteomes of spiders allow identifying these enzymes in different
tissues and/or secretions of these animals and suggest that SPs are involved in
poisoning and digestion, two very important processes for the evolutionary success of
the group. In order to compare the SPs involved in these processes, in silico analyses
of the databases of a total of 38 distinct species of spiders were performed, totaling
1,200 sequences of SPs. Proteomic analyses of Nephilingis cruentata, Stegodyphus
mimosarum and Acanthoscurria geniculata show the presence of SPs in poisons (SPV)
and digestive process (SPD). In general, the SPVs present a molecular mass in the
range between 30 and 37 kDa and pI in the range of 4.65 and 9.79, presenting, in most
sequences, only the catalytic domain. Fluid and digestive system SPDs mandatorily
present the catalytic domain associated with CUB-LDLa, indicating that CUB-LDL SPcatalytic combination is a signature of the digestive SPs of spiders. These enzymes
have a molecular mass of 36 to 140 kDa and pI between 4.4 and 5.6. Other differences
found among SPV and SPD are: predicted patterns of glycosilation, cell addressing
and structural prediction. Among the different digestive SPs there is a distinction
between hydrophobicity, electrostatic potential, and substrate accessibility. Molecular
docking also allowed predicting the interaction behavior of SPs with inhibitors that
mimic substrates, as Kunitz type inhibitors. Analyses indicate that poison enzymes
have greater accessibility of the catalytic triad to the substrate. Phylogenetic analyses
show that the different groups of digestive SPs are represented in all studied spider
species, keeping CUB-LDLa as a signature. The conservation of the CUB-LDLa
domain was also observed in SPs of other Groups of Arachnida such as Scorpionidae,
Acari and Opiliones, being even present in Limulus representative of the Chelicerata
group. The association of these domains is possibly related to different functionalities
of SPs in arachnids maintained throughout the evolutionary process.
Abstract in Portuguese
As serino peptidases (SP) são hidrolases representadas em muitos organismos vivos,
sendo as quimotripsinas e tripsinas as principais SPs digestivas. Estudos de genomas,
transcriptomas e proteomas de aranhas permitem identificar essas enzimas em
diferentes processos fisiológicos desses animais e sugerem que as SPs estão
envolvidas no envenenamento e no processo digestivo, dois processos muito
importantes para o sucesso evolutivo do grupo. Com o objetivo de comparar as SPs
envolvidas nestes processos foram realizadas análises in silico dos bancos de dados
de um total de 38 espécies distintas de aranhas, totalizando 1.200 sequências de SPs.
Análises proteômicas de Nephilingis cruentata, Stegodyphus mimosarum e
Acanthoscurria geniculata mostram a presença de SPs nos venenos (SPV) e no
processo digestivo (SPD). Em geral, as SPVs apresentam uma massa molecular na
faixa entre 30 e 37 kDa e pI na faixa de 4,65 e 9,79, apresentando, na maioria das
sequências, apenas o domínio catalítico. As SPDs de fluido e sistema digestório
apresentam obrigatoriamente o domínio catalítico associado a CUB-LDLa, indicando
que a combinação CUB-LDLa-SP catalítico é uma assinatura das SPs digestivas de
aranhas. Essas enzimas apresentam uma massa molecular de 36 a 140 kDa e o pI
entre 4,4 e 5,6. Outras diferenças encontradas são: os padrões preditos de
glicosilação, endereçamento celular e predição estrutural. Entre as diferentes SPs
digestivas há distinção entre a hidrofobicidade, o potencial eletrostático e a
acessibilidade ao substrato. Docking molecular permitiu ainda prever o
comportamento de interação das SPs com inibidores que mimetizam substratos como
inibidores do tipo Kunitz. As análises indicam que as enzimas de veneno têm maior
acessibilidade da tríade catalítica ao substrato. Análises filogenéticas mostram que os
diferentes grupos de SPs digestivas estão representados em todos as espécies de
aranhas estudadas mantendo CUB-LDLa como assinatura. A conservação do domínio
CUB-LDLa também foi observada em SPs de outros grupos de Arachnida como
Scorpionidae, Acari e Opiliones, estando inclusive presente em Limulus polyphemus
representante do grupo Chelicerata. A associação destes domínios possivelmente
está relacionada a diferentes funcionalidades de SPs em aracnídeos mantidas ao
longo do processo evolutivo.
Reference
PASSOS, Rosangela A.S. Avaliação preditiva estrutural das serino peptidases de
aranhas: as relações evolutivas e de estrutura/função.2022. 133p. Dissertação
(Mestra em Ciências-Toxinologia) Instituto Butantan, São Paulo, 2022.
Link to cite this reference
https://repositorio.butantan.gov.br/handle/butantan/4737
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Issue Date
2022
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